核辐射探测学

1、核辐射探测学研究生课程习题与思考题第一套1. 当电子的速度为2.5X108m/s时，它的动能和总能量各为多少MeV ?2. 已知32P，14C, 238U的半衰期分别为14.26d,5370a,4.468 x 109a，试求它们的 衰变常数(以s-1为单位)。3. 238Pu的重要用途之一为制造核电池。假定238 Pu(/2 =87.75a,E：=5.4992MeV )的a衰变能的5%专变为电能，当电池的输出功率为20W时，此电池应装多少克238Pu ?4. 确定下列核反应中的未知粒子x:(c)15Te(x,d)154。(a) ；O(d,p)x ，(b) x(p, ：，5试计算234U和241

2、 Am的裂变阈能。第二套1. 已知： ( 92，238) = 47.307MeV; (92,239) = 50.572MeV; ( 92, 235) = 40.916MeV; (92,236)= 42.442MeV;试计算239u,236u最后一个中子的结合能。2. 计算下面1.0Ci的放射源的原子核数？1814222235(a) F；(b) C; (c)Rn； (d)U。3. 设Bb (A,Z )，Bb(4He), Bb (A-4，Z-2)分别为母核、a粒子、子核的结合能,试证明 Q 二 Bb(A-4,Z-2)+Bb(4He)-Bb(A,Z)。4. 能量为6MeV的质子投射到静态的12C核上

3、，试求质心的运动速度，取质子的质量为1Uo5. 设一个聚变堆的功率为100万kW，以d+T为燃料，试计算一年要消耗多少 氘？这么大功率的电站，若改用煤作燃料，则每年要消耗多少煤(煤的燃料热约为 3.3X 107 J/kg)?第三套1. 当质子在球形核里均匀均匀分布时，原子核的库仑能为：E _3e2Z(Z-1)C 5 4 = 5.4992MeV )的a衰变能的5%专变为电能，当电池的输出功率为20W时，此电池应装多少克238Pu ?4. 测量10MeV中子在铅中的反应截面实验时，发现中子在1cm厚的铅吸收材料中衰减到原来的84.5%。铅的原子量是207.21，密度11.4g/cm3。计算总 的反

4、应截面。5. 计算下面聚变反应2h+；Ht :He + 0n产生的能量，并利用上面的结果，计算一个100兆瓦的电厂一年需要多少氘(2h)和氚(3h )?第五套1. 质子、中子和电子的自旋都为1/2,以147N为例证明：原子核不可能由电子 和质子组成，但可以由质子和中子组成。2. 放射性活度分别经多少个半衰期以后，可以减少至原来的 3%,1%,0.1%,0.01%?3.238Pu的重要用途之一为制造核电池。假定238 Pu(T1/2 =87.75a,E =5.4992MeV )的a衰变能的5%专变为电能，当电池的输出功率为20W时，此电池应装多少克238 Pu ?4. 能量为6MeV的质子投射到

5、静态的12C核上，试求质心的运动速度，取质子 的质量为1Uo5 . 235U俘获一个热中子时，分裂成两个碎片，其质量数分别为96和140o设两碎片的总动能为165MeV，试计算每一个碎片的动能和速度。第六套1. T=25C , P =1.03x 105Pa时，S + O SO2 的反应热 Q=296.9kJ/mol，试 计算生成1mol的SO2时体系的质量亏损。2. 已知226Ra的T1/2=1.6 x 103a,原子质量为226.025u，求1g226Ra (不包含子体) 每秒钟发射的a粒子数。3. 已知 M( 7Be) =7.016929u，M( li ) =7.016004，求7 Be+

6、e- 7|_i .过程中子 核Li和中微子的能量和动量。4. 测量10MeV中子在铅中的反应截面实验时，发现中子在1cm厚的铅吸收材料中衰减到原来的84.5%o铅的原子量是207.21，密度11.4g/cm3。计算总的 反应截面。5. 设一个聚变堆的功率为100万kW，以d+T为燃料，试计算一年要消耗多少氘？这么大功率的电站，若改用煤作燃料，贝U每年要消耗多少煤(煤的燃 料热约为 3.3X 107 J/kg)?第七套1. 1kg的水从0C升温至100C，质量增加了多少？2. 经过多长时间，在500g纯U中累积的Pb可以达到10g?3. 238Pu的重要用途之一为制造核电池。假定238 Pu(T

7、1/2 = 87.75a, E=5.4992MeV )的a衰变能的5%专变为电能，当电池的输出功率为20W寸，此电池应装多少克238 Pu ?4. 自然界硼的密度 N=0.128 1024 atoms/cm3,对能量E=0.025e V的中子俘获截面二c=764b，散射截面二s=4bo(a) 计算0.025eV的宏观俘获、散射和总作用截面。(b) 0.025eV中子束穿过1mm和1cm厚的硼时分别衰减多少？(c) 假设俘获截面是1厶规律，计算0.0025eV和100eV中子在硼中的宏观截 面。(d) 吸收50%的能量为100eV中子束时，需要多厚的硼？5. 地球表面海水总量为1018吨，海水中

8、氢与氘原子数之比为1:1.5X 10*。每克氘可放出105 kW h聚变能，试计算海水中蕴藏的氘聚变能总能量。第八套1. 利用结合能半经验公式，计算236U，239U最后一个中子的结合能。2假定活植物体中14C与12C的原子数之比为：1.2 : 1012达到，T1/2(14C) =5730a。 考古工作者将某古代遗址中一块木头碳化后，测得每克碳的衰变率为 3.5dpm，试估算次古代遗址距今多少年？ ( dpm指每分钟衰变的原子核数)3. 实 验 测 得226Ra的a能谱 精细 结 构 由T/ =4.785MeV(95%)和 Ta2 =4.602MeV(5%)两种a粒子组成，试计算如下内容并作出

9、 226Ra的衰变 纲图(简图)。(1) 子体222 Rn的反冲能；(2) 226 Ra的a衰变能；(3) 激发态222 Rn发射的丫光子的能量。4. 能量为5.3MeV的粒子投射在铍靶上，引起8Be(,n)12C反应，其反应能为5.702MeV。假定反应前9Be核处于静止状态，试求中子的最大和最小能量。5. 试计算234U和241 Am的裂变阈能。第九套1. 当电子的速度为2.5X 108m/s时，它的动能和总能量各为多少 MeV ?2. 1000cm3海水含有0.4g的K和1.8 X 10-6g的U。假定后者与其子体达到平衡， 试计算1000cm海水的放射性活度。3. 238Pu的重要用途

10、之一为制造核电池。假定238 Pu (T1/2 =87.75a,E- -5.4992MeV )的a衰变能的5%专变为电能，当电池的输出功率为20W寸，此电池应装多少克238 Pu ?4. 自然界硼的密度 N=0.128 1024 atoms/cm3,对能量E=0.025e V的中子俘获截面 =764b,散射截面=4b。cs(a) 计算0.025eV的宏观俘获、散射和总作用截面。(b) 0.025eV中子束穿过1mm和1cm厚的硼时分别衰减多少？(c) 假设俘获截面是1A规律，计算0.0025eV和100eV中子在硼中的宏观截 面。(d) 吸收50%的能量为100eV中子束时，需要多厚的硼？5

11、. 235U俘获一个热中子时，分裂成两个碎片，其质量数分别为96和140。设两碎片的总动能为165MeV，试计算每一个碎片的动能和速度。第十套1. 计算42k原子核每一个核子的平均结合能？2. 假定活植物体中14C与12C的原子数之比为：1.2 : 1012达到，/2 (14C) =5730a。 考古工作者将某古代遗址中一块木头碳化后，测得每克碳的衰变率为 3.5dpm，试估算次古代遗址距今多少年？ ( dpm指每分钟衰变的原子核数)3. 238Pu的重要用途之一为制造核电池。假定238 Pu(T1/2 =87.75a,E，=5.4992MeV )的a衰变能的5%专变为电能，当电池的输出功率为

12、20W时，此电池应装多少克238 Pu ？4. 快中子照射铝靶时，可以发生以下反应27A n27M g pJ上皿辽9-46吕已知铝靶的面积为2 5cm2 ,厚度为1cm，靶面垂直于中子束，铝靶经107 cm s4的快中子束长期照射后，经过20.4min，放射性活度为1.13 10 JCi，试求反应截面二。5. 地球表面海水总量为1018吨，海水中氢与氘原子数之比为1:1.5X 10*。每克氘可放出105 kW h聚变能，试计算海水中蕴藏的氘聚变能总能量。第十一套1. 已知： ( 92，238) = 47.307MeV; (92,239) = 50.572MeV; ( 92, 235) = 40

13、.916MeV; (92,236)= 42.442MeV;试计算239u,236u最后一个中子的结合能。2. 经过多长时间，在500g纯U中累积的Pb可以达到10g?3. 实 验 测 得226 Ra的a能 谱精细 结 构 由Ta1 = 4.785MeV(95%)和Ta2 =4.602MeV(5%)两种a粒子组成，试计算如下内容并作出226Ra的衰变纲图(简图)。(1) 子体222 Rn的反冲能；(2) 226 Ra的a衰变能；(3) 激发态222 Rn发射的丫光子的能量。4. 能量为6MeV的质子投射到静态的12C核上，试求质心的运动速度，取质子的质量为1u。5. 设一个聚变堆的功率为100万kW，以d+T为燃料，试计算一年要消耗多少 氘？这么大功率的电站，若改用煤作燃料，则每年要消耗多少煤(煤的燃料热约为 3.3X 107 J/kg)?第十二套1. 试证明对偶偶核基态的宇称总是偶的。2. 1000cm3海水含有0.4g的K和1.8 X 10-6g的U。假定后者与其子体达到平衡，试计算1000cm海水的放射性活度。3. 238Pu的重要用途之一为制造核电池。假定238 Pu (T1/2 =87.75a,E = 5.4992MeV )的a衰变能的5%